呼吸誘導控制器及其實現方法技術

本發明專利技術公開了一種呼吸誘導控制器，主要解決了現有技術中呼吸控制技術效率低、實施不便、成本高等問題。該呼吸誘導控制器包括眼球保護單元，用于保護患者眼球不被射線損傷；呼吸燈單元，設置于眼球保護單元內部，產生漸變光線，使患者眼球感光并用于誘導患者根據光線閃爍頻率調整自己的呼吸頻率和幅度；控制單元，用于控制、調節呼吸燈閃爍頻率；電力單元，為呼吸燈單元和控制單元提供電力；基于上述結構，本發明專利技術還公開了呼吸誘導控制器的實現方法。本發明專利技術通過燈光來控制呼吸速率和幅度，燈光的速率可視化調節，使患者更容易適應，減少臨床上呼吸訓練的難度，提高了呼吸控制效率。因此，適合推廣應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于醫療器械領域，具體的說，是涉及一種用于輔助放射治療的。
技術介紹
放射治療是治療腫瘤的三大手段之一，其理論依據為:腫瘤細胞對射線的敏感性高于正常細胞，放射治療時射線在殺死腫瘤細胞的同時也會對正常的細胞造成損傷，但不同種類的正常細胞對射線的敏感性也不同，例如晶狀體細胞對射線敏感性尤為突出，容易受到射線的損傷；而晶狀體又是眼球屈光系統的重要組成部分，也是唯一具有調節能力的屈光間質，因此減少晶狀體接受的射線劑量對保護患者的視力有重大意義。放射治療時，由于胸腹部呼吸運動的影響，腫瘤細胞會跟隨患者的呼吸頻率運動而運動，若患者呼吸頻率變化較大，則腫瘤細胞的運動軌跡不規則，如圖1左側為某肺癌患者胸部的CT冠狀圖像，其右肺下葉白色團塊狀物體即為腫瘤組織，如圖可見該腫瘤組織在運動圖像上存在明顯的斷層。由于呼吸不規律導致腫瘤運動也不規律從而導致放射治療的靶區難以精確定位，不僅降低了治療效果，可能導致腫瘤復發，而且極易擴大射線對患者正常組織的照射，導致正常細胞損傷、壞死，容易導致放療并發癥。針對上述缺陷，通常做法是對患者采用呼吸調控技術加以配合治療；現有技術中，常用的呼吸調控技術有ABC主動呼吸控制技術和RPM即時位置管理呼吸同步追蹤調控技術，前者是將呼吸動作與放射治療同步化，患者必須口含呼吸感測器并進行若干次適應性訓練，這種方式效率低、呼吸調控效果不顯著，而后者的跟蹤精度并不能完全適應腫瘤的變化，且價格昂貴，難以推廣普及，實用價值不高。進一步地，也有通過其它方式實現呼吸控制的技術手段，如:申請日為2011.11.24的一種放射治療呼吸門控指示方法，該方法對放療有積極意義，但是，其僅考慮了通過使患者眼睛感光，并由醫師進行光線預設，患者再通過預設的光線進行呼吸控制，患者再控制過程中較為被動，其控制效果欠佳，實用性不強，而且，該技術中并未將患者眼睛保護技術和呼吸控制技術相結合，設備的集成性差，功能單一，在實際應用中非常麻煩。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述缺陷，提供一種結構簡單、成本低廉、實現方便的呼吸誘導控制器。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下: 呼吸誘導控制器，包括: 眼球保護單元，用于減少眼球接受的射線劑量，保護晶狀體； 呼吸燈單元，設置于眼球保護單元內部，產生漸變光線，使患者眼球感光并用于誘導患者根據光線閃爍頻率調整自己的呼吸頻率和幅度； 控制單元，用于控制、調節呼吸燈閃爍頻率以及呼吸燈的亮度；電力單元，為呼吸燈單元和控制單元提供電力。 為了方便患者使用呼吸誘導控制器，所述眼球保護單元包括空心眼罩；因放射治療時，發出的射線對人體正常細胞同樣有危害，尤其是人體眼球部分的晶狀體，其對射線的敏感性尤為突出，因此，為了保護患者在放射治療中，治療儀器發出的射線不損傷患者眼睛，空心眼罩的外部覆蓋有用于抵擋射線的防護層。目前，抵擋射線的材料有多種，如:鉛、石墨、重水，考慮到放射治療時射線的透射能力，為了最大程度避免射線對人體的傷害，所述防護層由含鉛材料制成。作為另外一種優選結構，空心眼罩可直接由射線防護材料制成，優選含鉛材料制成，而不再在其外部設置防護層。進一步的，所述呼吸燈單元由設置于空心眼罩上的發光元件構成，且該發光元件受控制單元控制；其中，發光元件可選用LED燈珠、發光二極管等現有常見的發光器件。 再進一步的，所述控制單元包括CPU，均與CPU連接的控制電路和顯示屏，以及用于供患者或醫師操作執行調節控制操作的觸控板；其中，CPU和控制電路均內置于空心眼罩內，顯示屏和觸控板則位于空心眼罩的外部。作為一種優選結構，將呼吸誘導控制器設計為潛水眼罩的結構形式，所述空心眼罩為兩個，且在兩個空心眼罩之間還設有用于連接二者的連接帶，兩個空心眼罩相對于設有連接帶的一側各設有卡扣，兩個卡扣之間連接有用于將呼吸誘導控制器固定在患者頭部的頭帶。在兩個空心眼罩的結構基礎上，將控制單元進一步分配到每個空心眼罩內，兩個空心眼罩中的其中一個設有CPU、控制電路，且其外部還設有觸控板，而另一個空心眼罩的外部則設有顯示屏； 或者，可將觸控板和顯示屏整合在一起，將觸控板和顯示屏的功能通過一個部件完成，即在其中一個空心眼罩上設有觸摸顯示屏；所述連接帶內置有將兩個空心眼罩電連接的電線。基于上述呼吸誘導控制器的實現方法，包括以下步驟: (1)患者在使用前，由醫務人員測試其基礎呼吸速率，然后將呼吸誘導控制器帶在患者頭部，使空心眼罩罩住患者眼睛，同時，設置呼吸誘導控制器的初始閃爍頻率，使之與患者的基礎呼吸速率相匹配； (2)患者跟隨呼吸燈的閃爍頻率進行呼吸； (3)若患者不適應初始頻率，則根據自己習慣的呼吸頻率，通過控制單元調節呼吸燈的閃爍頻率； (4)重復步驟(3)直至患者適應當前呼吸燈的閃爍頻率； (5)患者跟隨當前呼吸燈的閃爍頻率進行呼吸，完成呼吸誘導。本方法的原理是根據呼吸燈穩定的閃爍頻率來誘導患者控制自己的呼吸頻率，使之趨近于穩定，在呼吸過程中不出現大的波動，從而使得腫瘤細胞的運動軌跡規則化、可預見化，如圖7所示，患者跟隨呼吸燈閃爍頻率進行呼吸的具體方法是:呼吸燈漸亮時，患者逐漸吸氣，呼吸燈亮度達到峰值，患者結束吸氣；呼吸燈漸暗時，患者逐漸吐氣，呼吸燈滅，患者結束吐氣。患者跟隨呼吸燈亮、滅的變化完成自己的吸氣和吐氣過程，燈漸亮則吸氣，燈漸暗則吐氣。基于同樣的原理，燈漸暗患者吸氣，燈漸亮患者吐氣，其誘導控制原理與上述一樣，只不過改變了患者呼吸與呼吸燈漸變過程的對應關系，具體的說，呼吸燈漸暗時，患者逐漸吸氣，呼吸燈滅，患者結束吸氣；呼吸燈漸亮時，患者逐漸吐氣，呼吸燈亮度達到峰值，患者結束吐氣。本專利技術的設計思路是:首先，確定腫瘤細胞運動不規則所造成的影響，專利技術人在在采集4D-CT圖像的時候發現在某些時候圖像會出現斷層現象，追其原因發現呼吸不規律是導致圖像斷層的首要原因；因為4D-CT圖像采集前技術員會根據前一段時間采集的呼吸速率預判將要采集圖像的呼吸速率，如果這兩個速率發生比較大的變化，就會產生斷層；由于4D-CT圖像是勾畫靶區的最基本的圖像，如果圖像質量不好或者產生比較大的誤差，對靶區勾畫、以后的治療都會產生非常大的影響。其次，根據原因確定設計方案，目前，已經公開的用于輔助放射治療，具體的說是精準放療的技術主要有:被動加壓技術、深呼吸后屏氣技術、主動呼吸控制技術、呼吸門控方法、實時跟蹤放療方法等，專利技術人根據現有技術的優缺點，以及在實際放療中的實施難易程度，最終選擇了呼吸控制技術作為本專利技術專利申請的理論基礎。再其次，依據患者眼睛的感光性，從而采用通過燈光誘導患者呼吸，由患者根據外界的提示或刺激主動控制自己的呼吸頻率。最后，考慮放療中患者眼球晶狀體對射線較為敏感，容易受到射線損傷，因此，結合燈光誘導患者呼吸和保護患者眼球晶狀體在放療過程中不被損傷二者為一體，最終形成本專利技術的設計框架。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于: (I)本專利技術根據呼吸燈的漸變特性，然后通過呼吸燈的光線刺激患者眼睛，誘導患者跟隨呼吸燈的漸變過程呼吸，呼吸燈的閃爍頻率穩定，從而誘導患者有規律地呼吸，腫瘤細胞在患者有規律地呼吸的前提下，其運動軌跡較非常規則，便于勾畫靶區，且靶區覆蓋范圍基本與腫瘤細胞的軌跡一致， 有效地減小了放療時射線照本文檔來自技高網...

【技術保護點】
呼吸誘導控制器，其特征在于，包括：眼球保護單元，用于減少眼球接受的射線劑量，保護晶狀體；呼吸燈單元，產生漸變光線，使患者眼球感光并用于誘導患者根據光線閃爍頻率調整自己的呼吸頻率和幅度；控制單元，用于控制、調節呼吸燈閃爍頻率以及呼吸燈的亮度；電力單元，為呼吸燈單元和控制單元提供電力。

【技術特征摘要】
1.呼吸誘導控制器，其特征在于，包括: 眼球保護單元，用于減少眼球接受的射線劑量，保護晶狀體； 呼吸燈單元，產生漸變光線，使患者眼球感光并用于誘導患者根據光線閃爍頻率調整自己的呼吸頻率和幅度； 控制單元，用于控制、調節呼吸燈閃爍頻率以及呼吸燈的亮度； 電力單元，為呼吸燈單元和控制單元提供電力。2.根據權利要求1所述的呼吸誘導控制器，其特征在于，所述眼球保護單元包括空心眼罩(I);該空心眼罩(I)的外部覆蓋有用于抵擋射線的防護層，或者，空心眼罩(I)由具有射線防護功能的材料制成。3.根據權利要求2所述的呼吸誘導控制器，其特征在于，所述防護層由射線防護材料制成。4.根據權利要求2或3所述的呼吸誘導控制器，其特征在于，所述呼吸燈單元由設置于空心眼罩(I)內部的發光元件構成，且該發光元件受控制單元控制。5.根據權利要求4所述的呼吸誘導控制器，其特征在于，所述控制單元包括CPU，均與CPU連接的控制電路和顯示屏(6)，以及用于供患者或醫師操作執行調節控制操作的觸控板(5);其中，CPU和控制電路設置于空心眼罩(I)上，顯示屏(6)和觸控板(5)位于空心眼罩(I)的外部。6.根據權利要求5所述的呼吸誘導控制器，其特征在于，所述空心眼罩(I)為兩個，且在兩個空心眼罩(I)之間還設有用于連接二者的連接帶(2)，兩個空心眼罩(I)相對于設有連接帶(2)的一側各設有卡扣(3)，兩`個卡扣(3)之間連接有用于將呼吸誘導控制器固定在患者頭部的頭帶(4 )...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李林濤，郎錦義，王培，王首龍，王先良，蔡磊，張德康，鐘海洛，李建，李維，
申請(專利權)人：郎錦義，李林濤，
類型：發明
國別省市：